Belastungsversuche mit einem Nanoindenter
«Unsere Säulen-Knick-Versuche gleichen im Prinzip den
Versuchen Tetmejers. Nur sind unsere Säulen rund
100’000-mal kleiner», sagt Michler. Um sie zu belasten,
kam ein Mikro- und Nanopräzisionswerkzeug, ein so genannter
Nanoindenter, zum Einsatz. Eingespannt in ein
Rasterelektronenmikroskop drückte die abgeflachte Spitze einer
Diamantpyramide von oben in Längsrichtung auf die Säulen,
die Kraft wurde dabei kontinuierlich gemessen.
«Grössere» Säulen entwickelten unter
Belastung Risse und zerbrachen in kleine Stücke, zeigten also
das typisch spröde Verhalten.
Waren die Säulen jedoch schmaler als 400 Nanometer, blieb
die Rissbildung aus; die Säulen begannen sich wie Metall
plastisch zu verformen. Der Grund liegt in der inneren Struktur der
Materie. Die Materialeigenschaften werden nicht durch die perfekte
Anordnung der Atome bestimmt, sondern durch Fehler in dieser
Anordnung. Sind die Säulen kleiner als der mittlere Abstand
bestimmter Defekte in der regelmässigen Anordnung, können
diese Säulen plötzlich leicht umgeformt werden. Die
Ergebnisse publizierten Oestlund und Michler mit ihren
Forschungspartnern von den Universitäten Uppsala und Minnesota
vor kurzem in der renommierten Zeitschrift «Advanced
Functional Materials».
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